JPH0588791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、物体の検知装置、特に錠剤、電子
部品等の比較的小型の被検知物体の検知空間の通
過を正確に検知するようにした検知装置に関する
ものである。

［従来技術］ この種の検知装置としては、従来第５図に示す
ようなものが知られている。

図において、１は、集光レンズ、発光素子等か
らなる装置本体を搭載した筐体１ａと駆動制御回
路４５とから構成される、いわゆる透過型の検知
装置である。

４は、発光素子としての赤外線発光ダイオード
４ａを複数並設した投光部、４１は、各発光素子
４ａに対向する集光レンズ４１ａを複数個並設し
てなる集光部である。

１ｂは、筐体１ａのほぼ中央に形成され、被検
知物体７が通過する検知空間である。４２は、検
知空間１ｂをはさんで集光部４１に対向設置さ
れ、集光部４１からの光束の入光幅を制限して検
出分解能を向上させるためのスリツト板である。

４４は、前記スリツト板４２を介して集光部４
１から入射する光束を受光して光電変換するため
の受光板で、平板状に形成されたシリコン、フオ
トダイオード等から構成されている。なお、４３
は、スリツト板４２と受光板４４との間に設けら
れる可視光カツトフイルターである。

駆動制御回路４５は、電源回路４５ａ、投光部
４の点灯駆動回路４５ｂ、受光板４４からの電気
信号を増幅するための信号増幅回路４５ｃとから
構成され、その出力信号は、図外のコンピユータ
等へ送られて処理される。

電源が投入されると投光部４における各発光素
子４ａが点灯することにより、検知空間１ｂに光
膜が形成される。

この光膜の中を電子部品、、錠剤などの被検知
物体７が通過すると、光束の一部を遮光するの
で、受光板４４への入光量が変化し、これによつ
て生じた微弱な電気的変化を増幅回路４５ｃで増
幅し電気信号として出力する。

そして、出力信号は、前述のようにコンピユー
タで処理され被検知物体の数量検出等に利用され
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の検知装置には次のよ
うな問題点がある。

(イ) 投光部は、赤外発光ダイオード等の発光素子
を多数使用して構成しているため、部品コス
ト、製造コストが高くなるばかりか、消費電流
も増加し、ランニングコストもかさむ。また、
多数の発光素子を使用するため発熱対策も必要
になる。

(ロ) 受光板すなわち、板状に形成した受光素子の
面積が大きいので、原価コストが高くなるう
え、外乱光の影響を受けることにより、あるい
は又、輻射電磁波ノイズを捕捉してしまうこと
により誤動作が多発する。

(ハ) 集光レンズから受光板へ入射される光束をス
リツト板により一部カツトして、断面板状に整
形しているため発光素子から放射された光束の
大半が無効光束となり、一部の光束しか利用で
きないため受光板における検知感度が低下す
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、駆動制御回路基板上に、発光素子
および受光素子を取付け、これら各素子に一体に
形成された投光レンズ部と受光レンズ部とを対向
させる一方、発光素子から受光素子へ至る光径路
に反射鏡を設けて、検知空間に光膜を形成する構
成となすことによつて上記従来の問題点を解決し
ようとするものである。

この発明において、投光レンズ部と受光レンズ
部およびこれらの間に設けられる反射鏡としての
第１反射部で構成される第１光学体は、透明樹脂
材で一体に形成されている。また、この第１光学
体に対向して検知空間を形成する第２光学体は、
反射鏡としての第２反射部を有し、第１光学体と
同様に透明樹脂材で一体に形成されている。

そして、発光素子および受光素子を有する駆動
制御回路基板、これに隣接される第１光学体、こ
の第１光学体に所定距離をおいて、すなわち、検
知空間を形成して対向設置される第２光学体は、
それぞれ筐体に一体に搭載されている。

［作用］ 駆動制御回路における点灯駆動回路に電源が投
入され、発光素子が発光して赤外線を放射する
と、その前面に設置された第１光学体の投光レン
ズ部によつて集光され、検知空間を通つて対向す
る第２光学体の第２反射部における反射鏡の中央
より左半部に扇型の光束として照射され、反射鏡
面上に細長い光像が投映する。この光束は、ここ
で第１回目の反射を行ない、このときやや集光さ
れて第１光学体の第１反射部に投映される。次い
で、光束は、第１反射部の反射鏡で第２回目の反
射を行ない、やや拡散して、対向する第２光学体
の第２反射部における反射鏡の中央より右半部に
至る。ここで、第３回目の反射が行なわれ、光束
は第１光学体の受光レンズ部を介して受光素子に
入光し、光電変換される。

このようにして、検知空間には、平面状の光膜
が形成され、被検知物体は、この光膜を通過する
際に検知されることとなる。

［発明の実施例］ この発明の実施例を、図面にもとづいて説明す
る。

第１図ないし第４図は、この発明の一実施例を
示す図である。

第１図は、この発明に係る検知装置の外観斜視
図、第２図は、同装置の一部断面図である。

図において、１は検知装置で、検知空間１ｂを
有する筐体１ａ内に後述の諸部材を収納して構成
されている。２は、投光レンズ部２１、第１反射
部としての球面、又は円筒面の凸面鏡２２、受光
レンズ部２３からなり、これらを透明樹脂材で一
体に形成した第１光学体である。

３は、検知空間１ｂを間にはさんで、第１光学
体２と対向して設置される第２光学体で、第２反
射部としての球面の凹面反射鏡３ａを有し、透明
樹脂材で一体に形成されている。４は、発光素子
としての赤外発光ダイオード、５は、受光素子と
してのフオトトランジスタでそれぞれ駆動制御回
路基板６の両端部に設置され、発光素子４は投光
レンズ部２１に、受光素子５は受光レンズ部２３
に各々対向している。

７は、第１光学体２と第２光学体３とにはさま
れる検知空間１ｂを通過する被検知物体で、７
ａ，７ｂ、はそれぞれ被検知物体７が検知空間１
ｂに展張される光膜を通過する際に形成される二
系統の遮光部分の反射経路を示している。

第３図は、第１光学体２の説明図で、同図ａ、
ｂはそれぞれ斜視図、平面図、ｃ、ｄは同図ｂに
おけるｃ−ｃ線、ｄ−ｄ線断面図である。

この第１光学体２は、コ字状の基部に投光レン
ズ部２１、第１反射部としての球面、又は円筒面
の凸面鏡２２、受光レンズ部２３を具え透明樹脂
材で一体に形成されている。

投光レンズ部２１、受光レンズ部２３はコ字状
の基部の前面に第１反射部（凸面鏡）２２をはさ
んで配設されている。

投光レンズ部２１は、第３図ａでは前側、同図
ｂでは下側に突出形成される第１投光レンズ２１
ａと、これにほぼ対向する位置で第１投光レンズ
２１ａの反対側に形成される第２投光レンズ２１
ｂとで構成されている。

第３図ｃに示すように第１投光レンズ２１ａは
非球面の凸レンズ、第２投光レンズ２１ｂは非球
面の円筒レンズとなつている。

第１反射部としての凸面鏡２２は、第３図ａで
第１光学体２の前側、同図ｂでは下側に円形凹状
部を突出させ、ここに真空蒸着メツキを施こし
て、鏡面を形成することにより、突出部分と反対
面が凸面鏡として機能するようになつている。

受光レンズ部２３は、非球面の凸レンズである
第１受光レンズ２３ａと非球面の円筒レンズであ
る第２受光レンズ２３ｂとで構成されているが、
各々の位置関係その他は、投光レンズ部２１の場
合と全く同様である。

第４図は、第２光学体３の説明図である。同図
ａは斜視図、同図ｂはｂ−ｂ線断面図である。

コ字形状をなすこの第２光学体３は、第１光学
体２の第２投光レンズ２１ｂ、第１反射部（凸面
鏡）２２、第２受光レンズ２３ｂと対向する面に
第２反射部としての凹面反射鏡３ａを有して、透
明樹脂材で一体に形成され、その鏡面には真空蒸
着メツキが施されている。

この実施例では、第２反射部としての凹面反射
鏡３ａはそれぞれ球面の同形、同曲率である右側
凹面反射鏡３ａ１と左側凹面反射鏡３ａ２で構成
しているが、左右に分割することなく、一枚の凹
面鏡で構成しても良いことは勿論である。

第１光学体２、この後方に隣接され、発光素子
４、受光素子５を搭載した駆動制御回路基板６、
第１光学体２と検知空間１ｂを間にして対向する
第２光学体３は、筐体１ａに収納され、検知装置
１を構成している。

次にこの実施例の作用を説明する。

電源オンにより、駆動制御回路６の図示しない
点灯駆動回路によつて発光素子４が赤外線を放射
すると、その前面に設置された投光レンズ部２１
によつて集光され、検知空間１ｂを通つて第２光
学体３における左側凹面反射鏡３ａ２に照射され
る。すなわち、発光素子４から投光レンズ部２１
に入光した光は第１投光レンズ２１ａ、第２投光
レンズ２１ｂを通過することにより、左側凹面反
射鏡３ａ２に向かつて扇形に放射されて、鏡面上
に細い横長状の光像を投映するとともに、ここで
第１回目の反射を行ない、やや集光されて第１反
射部としての凸面鏡２２に投射される。

これを詳説すると、発光素子４から第１投光レ
ンズ２１ａを通つて第２投光レンズ２１ｂに到達
した光束は、第２投光レンズ２１ｂが非球面の円
筒レンズであるため、ここを通過する際、上下方
向で集束されて第２投光レンズ２１ｂの厚さとほ
ぼ同じ厚さを有する層状の光束となつて左側凹面
鏡３ａ２に投射されることになる。このようにし
て、光束はスリツト板を使用しなくても層状化す
る。

次いで、光束は、この凸面鏡２２で第２回目の
反射を行ない、少し拡散して第２光学体３におけ
る右側凹面反射鏡３ａ１に至る。この鏡面に投映
される光像は、前述した左側凹面反射鏡３ａ２と
同様の細い横長状のものとなる。そして、この右
側凹面反射鏡３ａ１で第３回目の反射を行ない受
光レンズ部２３に至り、集光されて受光素子５に
入光する。

この右側凹面反射鏡３ａ１と受光レンズ部２３
間に展開される光束は、前述の左側凹面反射鏡３
ａ２と投光レンズ部２１との間と同様に扇形とな
り、第２受光レンズ２３ｂ、第１受光レンズ２３
ａを通つて受光素子５の受光面に集光点を形成す
る。

このようにして、発光素子４から出力された光
は、第１光学体２と第２光学体３との間を輾々反
射して、検知空間１ｂに検知用の光膜を形成す
る。

そして、第２図に示すように検知空間１ｂを被
検知物体７が通過すると光膜の一部が遮光され、
受光素子５への入光量が減少し、受光素子５から
出力される電気信号の微弱な変化となつてあらわ
れる。この微弱な電気的変化は駆動制御回路６に
おける増幅回路で増幅されて出力される。ところ
で、被検知物体７が検知空間１ｂの光膜を通過す
る際に発生する遮光部分は、前述のように二系統
生ずる。すなわち、左側凹面反射鏡３ａ２から凸
面鏡２２へ向かう光束に形成される遮光部分７ａ
と、凸面鏡２２から右側凹面反射鏡３ａ１へ向か
う光束に形成される遮光部分７ｂとの二系統であ
る。

これらの遮光部分７ａ，７ｂもそれぞれ反射を
繰り返し受光素子５に至る。その結果、被検知物
体７が第２図に示すような大きさの場合では、光
膜を通過するとき受光素子５への入光量の約３分
の２が遮光されることになり、光量の変化率は従
来技術に比較して約２倍の66％に達し、この結
果、検知感度は格別に向上する。

また、発光素子４から受光素子５にいたる光路
長は、反射を反覆して長大となり、光束はこの長
大な光路を進んで受光素子５に集光されることに
なり、いわば投光レンズ体２１の焦点距離が長大
化することとなる。このため、外乱光の影響が極
めて少なくなる。

［発明の効果］ この発明は、以上述べた構成・作用により次の
ような効果を得ることができる。

(イ) 駆動制御回路基板に発光素子、受光素子を組
み込むため、最短配線が可能となり、小型化が
実現され、生産性も向上し製造コストが低減さ
れる。

(ロ) 発光素子が一個ですむため、より小型化が可
能となる一方、消費電流、発熱量が低減され
る。

(ハ) 受光素子は、１mm×１mm以下の小片チツプと
することができ、従来技術におけるフオトダイ
オードの1/50〜1/100の小型化が可能となる。
このため、外乱輻射電磁波ノイズの影響が著し
く低減して、検知精度が向上する一方、原価コ
ストが低減される。

(ニ) 発光素子と受光素子との間の光路が長くなる
ため外乱光の影響を受け難くなるため、可視光
カツトフイルターが不要になる。

(ホ) 発光素子４からの光は第２投光レンズ２１ｂ
により上下方向への拡散を規制され第２投光レ
ンズの厚さとほぼ等しい厚さの層状の光束とな
るため、スリツト板を通過させて光束の上下部
分を切断して層状の光束を形成して受光素子に
投射する従来技術に比較して光量の減衰がない
ので、検知感度が向上する一方、スリツト板が
不要となり、小型化、原価コストの低減が可能
となる。

(ヘ) 被検知物体による遮光部分が二系統になり、
遮光による受光素子への入光変化量が従来にく
らべて約２倍となり、検知感度が向上する。

(ト) 投光レンズ部、第１反射部、受光レンズ部は
第１光学体として、第２反射部は第２光学体と
して、それぞれ一体に形成されているため位置
精度が確保さるとともに、組立が容易となり生
産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る検知装置の外観斜視
図、第２図は、同じく一部断面説明図、第３図
は、第１光学体の説明図で、同図ａは、外観斜視
図、同図ｂは平面図、同図ｃはｂにおけるｃ−ｃ
線断面図、同図ｄはｂにおけるｄ−ｄ線断面図、
第４図は、第２光学体の説明図で同図ａは外観斜
視図、同図ｂは平面図、第５図は従来の平面説明
図である。 １……検知装置、２……第１光学体、３……第
２光学体、３ａ……第２反射部、４……発光素
子、５……受光素子、６……駆動制御回路、２１
……投光レンズ部、２２……第１反射部、２３…
…受光レンズ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検知物体が通過するために上下に開口する
   検知空間を有する筐体と、検知空間の壁面に互い
   に対向して設置される第１および第２の光学体
   と、搭載した発光素子および受光素子が前記第１
   光学体に近接対向するように前記筐体内に格納さ
   れる回路基板とを具えてなり、前記第１光学体に
   は前記発光素子と対向する位置に投光レンズ部
   を、前記受光素子と対向する位置に受光レンズ部
   を、また両レンズ部の間には凸面鏡からなる第１
   反射部を透明樹脂材でそれぞれ一体に形成し、 前記第２光学体には第１光学体との対向面に第
   １光学体の投光レンズ部からの光束を前記第１反
   射部に向けて反射する凹面の左反射鏡と第１反射
   部からの光束を受光レンズ部に向けて反射する凹
   面の右反射鏡からなる第２反射部を形成するとと
   もに、 前記投光レンズ部は、発光素子と対向する非球
   面凸レンズである第１投光レンズと第２光学体と
   対向する非球面の円筒レンズである第２投光レン
   ズとで構成し、 前記受光レンズ部は受光素子と対向する非球面
   凸レンズである第１受光レンズと第２光学体と対
   向する非球面の円筒レンズである第２受光レンズ
   とから構成したことを特徴とする検知装置。